侯昆洲

（中国铁建重工集团股份有限公司，湖南长沙 410100）

0 引言

全断面隧道掘进机是集机、电、液、光、计算机技术于一体，实行破岩、出碴和支护等连续作业的一种综合设备，与传统的隧道挖掘钻爆方法相比，具备掘进速度快、环保、综合效益高等优点[1]。在未来的几年甚至十几年内，我国的隧道发展仍将处于高峰期，如川藏铁路、海底隧道、城市地铁等工程的建设，受地质条件、极端气候条件的影响，隧道涌水问题会更为严重。

涌水是隧道施工中仅次于塌方的地质灾害之一，其中尤以携带大量碎屑物质的涌水危害性最大。在某重大水利工程中，引水隧道采用全断面隧道掘进机施工，掘进至七百多米处遇大量涌水，导致全断面隧道掘进机被淹浸。此外，城市地铁施工中遭遇极端天气，雨水倒灌、水管破裂等导致全断面掘进机被淹的报到时有发生。全断面隧道掘进机设备价格昂贵，一旦被水淹浸，若不能采取正确的修复和维护措施，将导致设备损毁，造成施工进程延缓，带来巨大经济损失。图1 为全断面掘进机施工隧道及设备水浸现场。

图1 全断面掘进机施工隧道及设备水浸现场

基于此，本文提出全断面隧道掘进机被水淹浸后的修复与维护方法，包括准备工作、修复方法与步骤、通电与维护，实现全断面隧道掘进机从淹浸状态到重新投入使用的全过程指导。

1 准备工作

全断面隧道掘进机被水淹浸之前，需尽早断电，应保证人、机安全。设备修复前，还需进行隧道排水、清洁、干燥等工作。

1.1 操作安全

履行高压供电工作票制度，严禁洞外全断面隧道掘进机供电高压合闸，确保洞内维修人员的安全。

1.2 隧道排水

铺设临时电源，安装排水泵进行排水，组织人员尽快封堵涌水点，将水抽干。

1.3 隧道干燥

恢复隧道主通风，利用风机等对现场24 h 不间断干燥，排除潮气，降低施工现场的空气湿度。

1.4 隧道供水

恢复隧道供水，利用小型便携式水泵对全断面隧道掘进机上的污渍进行冲洗。

1.5 工具准备

准备拆卸修理工具、空压机、干燥机、多用表、兆欧表、耐压测试仪、酒精、电气设备清洗剂、热风机、整理箱、手电筒、记号笔、标签贴、毛刷等。设备电压等级与兆欧表的选用见表1。

表1 设备电压等级与兆欧表的选用

1.6 备品配件

准备易损的模块及配件，如PLC 模块、变频器、断路器、接触器，开关电源、端子、灯具等。

2 修复方法与步骤

2.1 恢复现场照明

全断面隧道掘进机隧洞内埋深长、光线弱，在无照明情况下，难以对施工现场设备进行恢复作业，因此，修复工作首要是恢复临时照明供电。

（1）隧道沿线照明。检查清理隧道沿线的照明线路，擦拭干净，电缆接头拆开检查；检查清理照明灯具，烘干测试后安装；测量线路的绝缘正常，恢复隧道照明。

（2）全断面隧道掘进机照明。安装临时配电箱，接至隧道照明线路，安装临时照明灯具，提供临时电源，便于维修作业。

2.2 设备拆卸

全断面隧道掘进机隧道内环境恶劣，不适合大量元器件的就地修复，需要到隧道外修复，采用柜体整体拆除的原则，不能整体拆除的则拆除内部元器件。

（1）柜体清洁。打开全断面隧道掘进机配电柜、控制柜等各个电气柜柜门，用纯净水冲洗干净，清除柜内积水，擦拭电气元件表面水渍，对油污和难以清除的污渍采用酒精或电气清洗剂进行清洁，清洗完毕，用热风机吹干。

（2）做好标识。整体拆除的做好柜体标识，元器件、线缆做好器件标识，标识要于图纸、位置一一对应，以便于将其复原。线缆拆除后排布整齐，清理干净，端部朝下便于排出内部积水。

（3）装箱打包。拆除的电气元件分拖车，分部位装箱，并填写装箱清单，整理箱编号标识，转运直隧道外修复。

2.3 电气元件修复

全断面隧道掘进机电气系统包括6 kV 及以上高压供电系统，1 kV 以下低压配电系统，控制系统等系统组成，元器件种类众多，需要根据不同的特性进行恢复（表2）。

表2 修复与检测推荐参数

（1）电线电缆：擦拭电缆表面污渍，高压电缆重新制作高压电缆接头，如果内部有水渗出，需要用空气干燥排水，低压电缆清理干净，如果线缆较短则更换，修复完毕测量绝缘电阻，进行交流满负荷供电试验，测量表面温度。

（2）测量仪表：对于浸水的测量仪表，如高压开关柜内的电压表、电流表、温控仪等，全部更换，避免由于测量仪表损坏而导致的电气设备烧毁。

（3）保护器与启动器：将负荷开关、断路器、漏电保护器、变频器、软启动器、接触器等拆解，用酒精或电气清洁剂清洁并低温烘干，烘干后进行绝缘检验和耐压试验。检测合格，可驱动电机进行过载、漏电等功能试验，若有任一项不合格则需更换。

（4）互感器：将电流互感器与电压互感器清洁并烘干，测量互感器绝缘电阻、二次绕组直流电阻、铁芯夹紧螺栓的绝缘电阻，并进行交流耐压试验；若互感器测量阻值正常且耐压合格，则可重新投入使用，若有一项不合格则需更换。

（5）电容器：将电容器清洁擦拭烘干后，测量绝缘电阻，测量电容容量，按出厂试验电压的0.75 倍进行耐压试验，若烘干后试验不合格，则更换。

（6）控制单元：对于PLC、变频器、软启动器、开关电源等含有电路板的控制单元，拆解后，用酒精或电气清洁剂清洁并擦干表面水渍，烘干时应严格控制温度均匀烘烤，防止水分进入电路板内部或烘烤变型，造成永久性损坏。

（7）变压器：清洁变压器表面并采用热风机或红外灯等进行烘干，加热体距离绕组0.5 m，保持绕组周围温度在60～80 ℃，每小时检测一次绝缘阻值，直到两次间隔阻值无明显变化。变压器干燥后，按照规范要求测量绕组、铁芯、铁芯夹紧螺栓的绝缘电阻，一般在比较潮湿的环境条件下，绕组绝缘电阻会下降，不小于2 MΩ/kV（25 °C 时），铁芯绝缘电阻不小于0.1 MΩ。进行交流耐压试验和特性试验，若检验均合格，则可考虑重新投入使用，若达不到出厂合格要求，需返厂进行处理。

（8）电机（图2）：清除电机外部污泥杂质，但不要转动电机轴。拆开机体，用毛刷清理壳体内腔、转子和滑环上的污泥和水渍，对绕组进行烘干，不得用电流加热或明火烘烤，不得使用钢刷清理，以防短路或烤坏绝缘层。烘干后，用兆欧表或多用表检查各绕线圈的绝缘性能，必要时再次浸漆，一般在潮湿的环境下阻值会下降，不应小于1 MΩ，若发现绝缘不良，应返厂检修。进行试运转，无异常方可投入使用。

图2 电机进水后的拆解与烘干

（9）其他附件设备：将套管、传感器、绝缘支柱、接线端子等尽量拆卸擦拭干净，烘干后进行绝缘测试方可使用。

电气设备应进行长时间低温烘干处理，烘干过程应密切注意变化，避免高温破坏绝缘、变形等，电气元件由于外形不规则且对绝缘敏感，大面积、长时间泡水的关键元件，由于水分很难去除干净，建议慎用，修复前需综合考虑维修或更换的经济性、安全型和可靠性，选择最合适的方案。

2.4 组装恢复

根据电气柜、元器件标签编号，将拆卸下来的已修复或换新的电气元件重新回装至原处，并根据图纸恢复线路接线，所有设备重新安装完毕后，对照图纸逐一检查各个设备、柜内元件接线是否正确，并用多用表测量线路是否接通，对有问题的线路及时处理。

全部检查无误后，对高压电缆、高压柜、变压器等电气主回路进行对地耐压试验，试验电压一般为出厂试验电压的0.8 倍，试验合格方可重新投入使用。

3 通电运行

（1）全断面隧道掘进机设备通电遵循分系统、逐级间隔上电原则，先给变压器高压侧上电，变压器上电保压24 h 后，再上变压器低压侧的照明和控制回路，照明和控制回路上电完成后，最后给变压器低压侧动力回路上电，每次上电完毕应测量电压正常后再进行下级上电。

（2）全断面隧道掘进机的调试。按照设备出厂时的调试要求，严格按照调试手册内容，完成全断面隧道掘进机设备单机、电气系统、液压系统、水系统、润滑系统等分系统调试，最后进行整机联调。确保全断面隧道掘进机各系统功能正常后，方可进行试掘进。

（3）全断面隧道掘进机恢复掘进状态后，由于水里的杂质、清理的不干净等问题，试运行期间故障可能较多，需加强巡检，发现温度异常、异响等应及时处理或更换，并储备好备件，避免停机影响施工进度。

4 结束语

全断面隧道掘进机是一种先进的隧道施工机械，掘进速度快、效率高。全断面隧道掘进机设备体积庞大、造价昂贵，若遭遇隧道涌水造成淹浸瘫痪，设备更换或返厂修复都将面临费用高、周期长、运输困难等问题，因此采取现场修复是最高效经济的处理方法。

本文提出了全断面隧道掘进机被水淹浸后的修复方法，在某重大水利工程全断面隧道掘进机水淹事故实际应用取得了较好效果，修复后的掘进机已安全运行5 个多月，对比其他处理方法，既节约成本又缩短处理时间且提升经济效益，可为全断面隧道掘进机水淹事故的处理提供参考。